谷子免間苗技術(shù)的土壤水分閾值研究

1、谷子免間苗技術(shù)的土壤水分閾值研究摘 要：目的：研究土壤水分、水勢與谷子出苗 率的關(guān)系，為生產(chǎn)應(yīng)用谷子免間苗技術(shù)提供理論依據(jù)。 方法：選用2種谷子品種(晉谷29號、張雜谷5號)， 在不同土壤水分條件下研究谷子的出苗規(guī)律及基本全 苗的水分臨界閾值，同時利用土壤水分特征曲線分析 土壤水勢對谷子出苗的影響。結(jié)果：出苗率達(dá)到80% 以上的土壤水分可作為應(yīng)用谷子免間苗技術(shù)的適宜播 種指標(biāo)，褐土性壤質(zhì)土表層含水量需達(dá)到11.8%,田 間持水量達(dá)到55%以上,土壤水勢大于-2.15巴。結(jié)論： 該研究可以為谷子免間苗技術(shù)的實(shí)施提供科學(xué)依據(jù)。關(guān)鍵詞：谷子；免間苗；出苗率；土壤含水量； 土壤水勢中圖分類號s515文

2、獻(xiàn)標(biāo)識碼a文章編號 1007-7731 (2016) 24-0035-04study on soil moisture threshold of realization of millet free thinninghua ng xuefa ng et al.(dryland agriculture research center, shanxiacademy of agricultural sciences, taiyua n 030006, china)abstract： purpose： in order to study relationships of soil moisture c

3、ontent and soil water potential and emerge nee rate of millet, and provide scie ntific basis for millet free thinning tech no logy on product! on. method： it studied the regulati ons of millet emerge nee and soil moisture threshold of millet which had the full emerge nee of two differe nt kind of mi

4、llet varieties which were jingu29 and zhangzagu5 under different soil moisture content，mean while, it used the soil water characteristic curve to analyse the effect of soil water pote ntial on millet emerge nee. results： the results showed，when the surface moisture content of cinnamon soil of loamy

5、soil reached 11.8%, and the field capacity reached above 55%, and soil water potential was more than 2.15bar, the millet emergence rate could reach more than 80%，and these index could be used as the optimal sowi ng in dicators for the tech no logy of millet free thinning.conclusions： so it would sup

6、port scientific basis for carrying out millet free thinning tech no logy key words： millet； free thi nning； emerge nee rate；soil moisture con tent； soil water pote ntial 谷子屬禾本科(gramineae)狗尾草屬，起源于中 國，具有抗旱耐瘠薄、適應(yīng)性廣的特點(diǎn)，是北方旱地 主要的適生優(yōu)勢作物，被譽(yù)為抗災(zāi)救荒作物。土壤 水分對谷子出苗影響很大，“苗全、苗齊、苗壯”是實(shí) 現(xiàn)谷子免間苗技術(shù)的基本要求。生產(chǎn)中“保苗”與''

7、;間 苗”是一對互相矛盾的事情，為保證谷子全苗，農(nóng)民 常采用大播量方式(1530kg/hm2) 2,但間苗又成 為了一大問題，因為出苗數(shù)是留苗數(shù)的幾倍甚至十幾 倍。為降低谷子“間苗”勞動強(qiáng)度，一些研究人員提 出了少量、精量播種技術(shù)2-6,總體上是通過減少播 種量的方式實(shí)現(xiàn)谷子少間苗或免間苗。但若播種量減 少，會提高缺苗斷壟的風(fēng)險，苗數(shù)不足將影響到谷子 免間苗技術(shù)的應(yīng)用效果。作物種子從萌發(fā)到出苗的生 育進(jìn)程中，受土壤水分、溫度、通氣等多種因素的影 響，而土壤水分是作物出苗的關(guān)鍵因子。owen研究 認(rèn)為，種子萌發(fā)時，環(huán)境水勢有一閾值，低于該數(shù)值 便不能萌發(fā)。李友開展了谷子出苗試驗研究，認(rèn) 為谷子出

8、苗對土壤水分有明顯的閾值反應(yīng)。hndas等 研究表明，作物種子萌發(fā)都存在水勢閾值，且在種子 萌發(fā)和成苗的不同階段對水分需求也存在差異。山侖 等研究也明確指出，種子在萌發(fā)和幼芽生長階段對水 分的敏感性有極明顯差異9。趙術(shù)偉10在不同品種 谷子出苗率的試驗中，得出當(dāng)土壤含水量為16.0%時, 參試品種的出苗率在85%以上。本項研究以褐土性壤 質(zhì)土為供試土壤，揭示土壤水分與谷子出苗的關(guān)系機(jī) 制，探索谷子基本全苗所需的最低土壤水分指標(biāo)，以 期為實(shí)施谷子免間苗技術(shù)安全成苗提供理論依據(jù)。1材料和方法1.1試驗材料 供試谷子品種為張雜谷5號和晉谷 29號;供試土壤褐土性壤質(zhì)土，試驗時土壤過孔徑lcm 的土篩

9、;長38cm x寬22cm x高20cm的塑料箱10個。1.2試驗設(shè)計試驗設(shè)計5個土壤水分（重量含水量）： 8%、10%> 12%、14%、16%,重復(fù) 6 次，試驗 在室內(nèi)進(jìn)行，室內(nèi)溫度控制在25°co按照試驗設(shè)計, 首先將過篩后的土混勻，用鋁盒隨機(jī)取6個土樣測定 土壤水分，準(zhǔn)確稱取足夠裝塑料箱量的土，在設(shè)定水 分基礎(chǔ)上增加0.5%,根據(jù)土重計算需要加水量并準(zhǔn)確 稱量，然后用噴壺將水均勻的噴灑在稱量的土中，噴 灑過程中，用鐵鍬不停翻動，使土和水混勻，隨后置 于塑料布上放好，上面用塑料布蓋好，放置id,再次 用鐵鍬將土翻動混勻，再次測定土壤水分，實(shí)際土壤 水分為 8.2%、9.

10、6%、11.8%、13.5%、15.2%,與設(shè)定的土壤水分有一定的誤差。根據(jù)塑料箱的體積大小， 按照容重1.15計算每個塑料箱所需的土量，準(zhǔn)確稱量裝入塑料箱。每個塑料箱播6行谷子，其中3行為晉 谷29號，3行為張雜谷5號。每行播種50粒，播種 深度4cmo 土壤水分特征曲線測定采用壓力膜法，測 試儀器為美國sec公司的1500f1型壓力膜儀，水勢測 定范圍015bar01.3測定指標(biāo)從谷子播種后，每天記錄各處理出苗情況，以谷子第一葉露出土 面lcm為岀苗標(biāo)準(zhǔn)llo出苗率（）二出苗數(shù)/ （播 種數(shù)x種子發(fā)芽率）x100。1.4數(shù)據(jù)分析和統(tǒng)計用excel軟件完成數(shù)據(jù)的整 理、繪圖和計算。2結(jié)果與分

11、析2.1不同土壤水分下谷子的出苗率從土壤水分 和谷子出苗率關(guān)系看（圖1）, 土壤水分對谷子出苗率 的影響顯著。在褐土性壤質(zhì)土上，當(dāng)土壤水分低于8.0% 時，2種谷子基本不出苗，高于11.8%時可達(dá)到最高出 苗率80%以上；土壤水分8.0%11.8%,谷子出苗率 隨土壤水分增加幾乎成直線式上升，說明此區(qū)間是是 谷子出苗的水分敏感區(qū)域。此區(qū)域土壤水分變化范圍 并不大，但在此水分區(qū)間內(nèi)土壤水分稍有改善，谷子 出苗率就有質(zhì)的變化?？梢姡谒置舾袇^(qū)域，只要 采取改善種子周圍土壤水分狀況的技術(shù)措施，將會顯 著提高谷子的出苗率，從而達(dá)到保苗所需的苗數(shù)。2.2不同土壤水分下谷子的出苗速率土壤水分 是限制谷子

12、出苗速率的重要因素（圖2、圖3）。2種 谷子播種4d后都開始出苗，土壤水分215.2%時，出 苗最快，第6天時，2種谷子的出苗率己經(jīng)達(dá)到了 80% 以上，之后在第9天出苗率達(dá)到最高。在土壤水分11.8% 時，2種谷子都在第5天開始出苗，出苗率達(dá)到最高 時的時間為第10天，且出苗率都達(dá)到了 80%o當(dāng)土壤 水分為9.6%時，2種谷子出苗時間嚴(yán)重滯后，在第10 天才開始出苗，而且出苗率也大大降低，張雜谷5號、 晉谷29號的最終岀苗率分別只有15%、36%0從2種 谷子的出苗速率曲線可以看出，不同水分條件下，出 苗速率曲線呈現(xiàn)倒l形躍升式、s形躍升式和漸升式 增長3種形式。土壤水分13.5%時，水分

13、充足，完全 滿足作物出苗需求時，谷子出苗率均呈現(xiàn)集中快速倒 l形躍升曲線增長；土壤水分為11.8%時，水分并不十 分充足，谷子出苗率表現(xiàn)出前期緩慢、中期快速的s 形躍升式曲線增長；土壤水分為9.6%時，出苗率隨時 間呈漸升式曲線形增長而不出現(xiàn)躍遷增長，說明此水 分條件，已經(jīng)對谷子發(fā)芽出苗形成嚴(yán)重水分脅迫，加 之隨出苗時間的延長，土壤水分不斷蒸發(fā)，谷子出苗 變得更加困難。從谷子出苗速率與土壤水分的關(guān)系可 以看岀，谷子快速出苗可以實(shí)現(xiàn)較高的出苗率，也容 易在田間形成齊苗、壯苗，為穩(wěn)產(chǎn)奠定堅實(shí)的基礎(chǔ)。 谷子適宜種植密度的范圍一般情況下不會太大，較高 的出苗率才能滿足谷子免間苗技術(shù)的要求，為確?；?本

14、全苗，可以將出苗率達(dá)到80%的土壤水分確定為適 宜水分播種指標(biāo)。從谷子出苗速率曲線看，谷子最終 相對出苗率達(dá)到80%以上的土壤水分需達(dá)到11.8%, 才能滿足谷子免間苗技術(shù)的實(shí)施要求。2.3 土壤水勢對谷子出苗的影響用土壤含水量 進(jìn)行環(huán)境和作物生長關(guān)系的研究，結(jié)果一般無法推廣, 這是因為相同的含水量下土質(zhì)不同，作物表現(xiàn)有很大 不同。相反水勢一般與土壤性質(zhì)無關(guān)，為此進(jìn)行了水 勢與出苗關(guān)系的分析。試驗土壤為褐土性壤質(zhì)土，其 土壤水分特征曲線如圖4,經(jīng)擬合，兩者關(guān)系基本呈 幕函數(shù)關(guān)系。擬合關(guān)系公式如下：y=-0.0022x-3.2206, 式中y為水勢，單位巴；x為土壤水分（）。從土壤水分特征曲線測

15、定結(jié)果看，隨土壤水分的 下降，土壤水勢先緩慢下降，后加速下降，其變化區(qū) 間在21.1%12%, 土壤水勢下降速度較緩慢，水分變 化值9.1%,而土壤水勢從-0.33巴下降到-2.03巴，水 勢變化值-1.7巴，變動比率為-0.187巴/水分；當(dāng)土壤水分 在12%10%, 土壤水勢下降速度開始加速，土壤水 分變化值2.0%, 土壤水勢變化值-1.63巴，變化比率為 -0.815巴/水分；當(dāng)土壤水分低于10%,下降到7.3%, 土壤水勢迅速下降，土壤水分變化值僅為2.7%,而土 壤水勢從-3.66巴急劇下降為-15巴，變化值為-11.34 巴，變動比率為-4.2巴/水分。種子發(fā)芽出苗其環(huán)境水 勢都

16、有一定的閾值，因此當(dāng)土壤水勢低于一定值時， 谷子的發(fā)芽出苗受到嚴(yán)重脅迫而導(dǎo)致出苗率大幅下降。 對照不同土壤水分對谷子出苗率的影響（圖1）和土 壤水分特征曲線（圖4）,可以看出，土壤水分11.8% 8%是谷子出苗的敏感區(qū)域，谷子出苗率隨土壤水分下 降幾乎呈直線式下降，而相對應(yīng)的土壤水勢也呈現(xiàn)出 快速下降趨勢，說明谷子出苗率下降正是由于土壤水 勢的急劇下降導(dǎo)致的結(jié)果。試驗結(jié)果表明，褐土性壤 質(zhì)土水分在11.8%時，谷子的出苗率可以達(dá)到80%以 上，而對應(yīng)的土壤水勢大約為-2.15巴，說明土壤水勢 低于此值，谷子的出苗率將迅速下降。3討論通過本研究中土壤水分和出苗率之間的關(guān)系分析 可知，出苗率80%

17、時的土壤水分作為谷子免間苗技術(shù) 應(yīng)用的適宜播種指標(biāo)較為合適。這是因為當(dāng)土壤水分 高于此值時,谷子出苗率較穩(wěn)定;土壤水分低于此值， 正是谷子出苗的水分敏感區(qū)域，雖水分變化不大，但 出苗率有質(zhì)的差別，穩(wěn)定性差，谷子播種后出苗數(shù)變 化太大，不利于免間苗技術(shù)的應(yīng)用。李友提出谷子的 出苗率達(dá)到60%即可滿足播種要求，這是基于谷子 間苗要求提出的。大量的研究表明，谷子穩(wěn)產(chǎn)或高產(chǎn) 的適宜種植密度區(qū)間也不大，適宜最低種植密度是最 高種植密度的80%左右。如梁素榮等12研究認(rèn)為常 規(guī)種谷子高產(chǎn)適宜種植密度為37.5萬45.0萬株 /hm2；劉恩魁等13研究指出春播冀谷19的適宜種植 密度為52.5萬67.5萬株

18、/hm2,冀谷31的適宜種植 密度為60.0萬67.5萬株/hm2；郭瑞鋒等14研究認(rèn) 為大同29號適宜種植密度為33.0萬42.0萬株/hm2o 當(dāng)谷子出苗率低于80%時，使用谷子免間苗技術(shù)將會 出現(xiàn)苗數(shù)沒有達(dá)到適宜種植密度要求，最終影響谷子 產(chǎn)量。以往研究作物出苗和水分的關(guān)系，多以土壤重量 含水量作為出苗的水分臨界閾值8, 15-16,所得出的 結(jié)論只適合所試驗的土壤類型，結(jié)論之間不能互相比 較和參考。土壤水勢一般與土壤性質(zhì)無關(guān)，水勢值所 表達(dá)的含義在不同土壤上基本相同，如-10巴的土壤都 很干旱，-0.6巴的土壤都很濕潤，因此用土壤水勢研 究得出的適宜播種的水分指標(biāo)，可以應(yīng)用在其它土壤

19、上。另外用田間持水量來建立適宜播種的水分指標(biāo)也有重要參考意義。一般認(rèn)為，-0.33巴的土壤水分即為 田間最大持水量，根據(jù)所試驗的土壤水分特征曲線， 可以換算出其田間最大持水量的土壤水分為21.1%0 本試驗認(rèn)為11.8%是谷子免間苗實(shí)施的水分閾值，此 時田間持水量約為55% （表1）。這與以往認(rèn)為發(fā)芽出 苗適宜的土壤田間持水量為50%有所不同，這可能和 以往谷子播種采用大播量有關(guān)。谷子大播量下，即使 土壤水分較低，其谷子出苗數(shù)可能也超出了留苗數(shù)。 但要實(shí)現(xiàn)谷子免間苗，在播量少的情況下，如土壤水 分較低，特別在影響出苗率較大的水分范圍內(nèi)，谷子 出苗率波動很大，很容易造成谷子留苗數(shù)不足，缺苗 斷壟

20、嚴(yán)重，勢必影響谷子產(chǎn)量，這可能是以往研究中 忽略的地方。4結(jié)論通過研究土壤水分和谷子出苗關(guān)系以及水分和水 勢之間的關(guān)系，認(rèn)為實(shí)施谷子免間苗技術(shù)，應(yīng)以谷子 出苗率達(dá)到80%以上的土壤水分作為適宜播種指標(biāo)。 褐土性壤質(zhì)土上達(dá)到谷子基本全苗的的表層土壤水分 需達(dá)到11.8%,此時田間持水量為55%, 土壤水勢為 -2.15 巴。參考文獻(xiàn)王計平.谷子科學(xué)種植技術(shù)m.北京：中國社會 岀版社，2006： 1-2.2 程汝宏，師志剛，劉正理，等谷子簡化栽培技 術(shù)研究進(jìn)展與發(fā)展方向j.河北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010, 14(11) ： 1-4.3 昭烏達(dá)盟農(nóng)科所.谷子自然苗的探討a/內(nèi)蒙 古農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所.內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究成果 匯編(第一集)gj.1962： 214-217.(內(nèi)部資料)李東輝谷子兩防技術(shù)一一良種良法技術(shù)小包 裝j.糜谷黍科研通訊，1987 (3)： 43-45.李琴.化控免間苗谷種的種植技術(shù)j.安徽農(nóng)學(xué) 通報，2010, 16 (18)： 159-160.王節(jié)之，郝曉芬，王根全，等.化控間苗谷種栽